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自动泊车系统路径规划与跟踪控制研究
| 论文题名： | 自动泊车系统路径规划与跟踪控制研究 |
| 关键词： | 自动泊车系统;多性能目标路径规划;路径跟踪;显式模型预测控制 |
| 摘要： | 自动泊车是自动驾驶汽车及先进驾驶辅助系统关键技术之一，可以实现狭窄环境下车辆舒适、安全地自主泊车，能有效提高停车效率。本文以提高自动泊车路径规划的安全性、舒适性、经济性以及路径跟踪精确性、算法实时性为目标，提出了基于多性能目标优化的自动泊车路径规划算法和基于显式模型预测控制的路径跟踪控制算法，实现了平行泊车和垂直泊车两种场景下自动泊车系统的多目标路径规划与跟踪控制。具体研究内容如下： (1)基于多性能目标优化的自动泊车路径规划研究。针对自动泊车系统的路径规划问题，提出考虑安全性、舒适性和经济性等多性能目标优化的五次多项式自动泊车路径规划算法。首先，基于阿克曼转向理论搭建自动泊车运动学模型，采用车体运动包络分析方法，将车辆外轮廓划过的区域边界线转化为函数关系式问题。并对安全性、舒适性和经济性目标进行量化分析，最后，综合考虑自动泊车过程安全性、舒适性、经济性的目标函数及约束条件，基于五次多项式优化得到自动泊车路径曲线，并通过仿真分析，验证泊车路径规划算法的有效性。 (2)基于显式模型预测控制的自动泊车路径跟踪控制研究。为了解决自动泊车系统路径跟踪的精确性和算法的实时性控制问题，应用基于显式模型预测控制的自动泊车路径跟踪控制方法。利用显式多面体仿射系统参数分区上的控制规律得到最优控制量，解决了传统模型预测控制滚动优化求解效率低的问题。最后设计模型预测控制和显式模型预测控制对比实验，仿真结果表明，所设计的显式模型预测控制方法能够保证实时的路径精确跟踪。 (3)自动泊车路径规划及跟踪控制联合仿真。搭建基于CarSim/Simulink的自动泊车路径规划及跟踪控制联合仿真验证平台，并进行了平行泊车和垂直泊车两种道路场景下的仿真实验，验证了基于多性能目标优化的自动泊车路径规划算法和基于显式模型预测控制的路径跟踪控制算法的综合性能。 |
| 作者： | 王燕东 |
| 专业： | 机械工程;车辆工程 |
| 导师： | 赵树恩 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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